工业上生产Na、Ca、Mg都用电解其熔融的氯化物,但钾却不能用电解熔融KCl的方法制得,因金属钾易溶于熔融态的KCl中而有危险,难获得钾,且降低电流效率。现生产钾是用属钠和熔化的KCl在一定的条件下反应制取:
有关数据如下表:
|
熔点℃ |
沸点℃ |
密度(g/cm3) |
Na |
97.8 |
882.9 |
0.97 |
K |
63.7 |
774 |
0.86 |
NaCl |
801 |
1413 |
2.165 |
KCl |
770 |
1500(升华) |
1.984 |
(1)工业上制取金属钾的化学原理是 ,在常压下金属钾转为气态从反应混合物中分离的最低温度约为 ,而反应的最高温度应低于 。
(2)在制取金属钾的过程中,为了提高原料的转化率可采取的措施是 。
(3)生产中常向反应物中通入一种气体,并将从反应器中导出的气体进行冷却得到金属钾,且将该气体可循环利用,该气体是________。
a.干燥的空气 b.氮气 c.二氧化碳 d.稀有气体
(4)常压下,当反应温度升高到900℃时,该反应的平衡常数可表示为K= 。
碳酸氢纳俗称“小苏打”,是氨碱法和联合制碱法制纯碱的中间产物,可用作膨松剂,制酸剂,灭火剂等。工业上用纯碱溶液碳酸化制取碳酸氢钠。
(1)某碳酸氢钠样品中含有少量氯化钠。称取该样品,用0.1000mol/L盐酸滴定,耗用盐酸20.00mL。若改用0.05618mol/L硫酸滴定,需用硫酸 mL(保留两位小数)。
(2)某溶液组成如表一:
化合物 |
Na2CO3 |
NaHCO3 |
NaCl |
质量(kg) |
814.8 |
400.3 |
97.3 |
问该溶液通入二氧化碳,析出碳酸氢钠晶体。取出晶体后溶液组成如表二:
化合物 |
Na2CO3 |
NaHCO3 |
NaCl |
质量(kg) |
137.7 |
428.8 |
97.3 |
计算析出的碳酸氢钠晶体的质量(保留1位小数)。
(3)将组成如表二的溶液加热,使碳酸氢钠部分分解,溶液中NaHCO3的质量由428.8kg降为400.3kg,补加适量碳酸钠,使溶液组成回到表一状态。计算补加的碳酸钠质量(保留1位小数)。
(4)某种由碳酸钠和碳酸氢钠组成的晶体452kg溶于水,然后通入二氧化碳,吸收二氧化碳44.8×103L(标准状况),获得纯的碳酸氢钠溶液,测得溶液中含碳酸氢钠504kg。通过计算确定该晶体的化学式
工业上常利用含硫废水生产Na2S2O3•5H2O,实验室可用如下装置(略去部分加持仪器)模拟生成过程。
烧瓶C中发生反应如下:
Na2S(aq)+H2O(l)+SO2(g)=Na2SO3(aq)+H2S(aq)(I)
2H2S(aq)+SO2(g)=3S(s)+2H2O(l)(II)
S(s)+Na2SO3(aq)Na2S2O3(aq)(III)
(1)仪器组装完成后,关闭两端活塞,向装置B中的长颈漏斗内注入液体至形成一段液注,若 ,则整个装置气密性良好。装置D的作用是 。装置E中为 溶液。
(2)为提高产品纯度,应使烧瓶C中Na2S和Na2SO3恰好完全反应,则烧瓶C中Na2S和Na2SO3物质的量之比为 。
(3)装置B的作用之一是观察SO2的生成速率,其中的液体最好选择 。
a.蒸馏水 b.饱和Na2SO3溶液
c.饱和NaHSO3溶液d.饱和NaHCO3溶液
实验中,为使SO2缓慢进入烧瓶C,采用的操作是 。已知反应(III)相对较慢,则烧瓶C中反应达到终点的现象是 。反应后期可用酒精灯适当加热烧瓶A,实验室用酒精灯加热时必须使用石棉网的仪器含有 。
a.烧杯b.蒸发皿c.试管d.锥形瓶
(4)反应终止后,烧瓶C中的溶液经蒸发浓缩即可析出Na2S2O3•5H2O,其中可能含有Na2SO3、Na2SO4等杂质。利用所给试剂设计实验,检测产品中是否存在Na2SO4,简要说明实验操作,现象和结论: 。
已知Na2S2O3•5H2O遇酸易分解:S2O32‾+2H+=S↓+SO2↑+H2O
供选择的试剂:稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸、BaCl2溶液、AgNO3溶液
硫代硫酸钠是一种重要的化工产品。某兴趣小组拟制备硫代硫酸钠晶体(Na2S2O3·5H2O)。
I.[查阅资料]
(1)Na2S2O3·5H2O是无色透明晶体,易溶于水。其稀溶液与BaCl2溶液混合无沉淀生成。
(2)向Na2CO3和Na2S混合液中通入SO2可制得Na2S2O3,所得产品中常含有少量Na2SO3和Na2SO4。
(3)Na2SO3易被氧化;BaSO3难溶于水,可溶于稀HCl。
Ⅱ.[制备产品]
实验装置如图所示(省略夹持装置)
实验步骤:
(1)检查装置气密性,按图示加入试剂。仪器a的名称是____;E中的试剂是___(选填下列字母编号)。
A.稀H2SO4B.NaOH溶液C.饱和NaHSO3溶液
(2)先向C中烧瓶加入Na2S和Na2CO3混合溶液,再向A中烧瓶滴加浓H2SO4。
(3)待Na2S和Na2CO3完全消耗后,结束反应。过滤C中混合液,滤液经____(填写操作名称)、结晶、过滤、洗涤、干燥、得到产品。
Ⅲ.[探究与反思]
(1)为验证产品中含有Na2SO3和Na2SO4,该小组设计了以下实验方案,请将方案补充完整。(所需试剂从稀HNO3、稀H2SO4、稀HCl、蒸馏水中选择)
取适量产品配成稀溶液,滴加足量BaCl2溶液,有白色沉淀生成,_____,若沉淀未完全溶解,并有刺激性气味的气体产生,则可确定产品中含有Na2SO3和Na2SO4。
(2)为减少装置C中生成的Na2SO4的量,在不改变原有装置的基础上对原有实验步骤(2)进行了改进,改进后的操作是_______。
(3)Na2S2O3·5H2O的溶解度随温度升高显著增大,所得产品通过_____方法提纯。
月球含有H、He、N、Na、Mg、Si等元素,是人类未来的资源宝库。
(1)3He是高效核能原料,其原子核内中子数为_____________。
(2)Na的原子结构示意图为______,Na在氧气中完全燃烧所得产物的电子式为_______。
(3)MgCl2在工业上应用广泛,可由MgO制备。
①MgO的熔点比BaO的熔点________(填“高”或“低”)
②月球上某矿石经处理得到的MgO中含有少量SiO2,除去SiO2的离子方程式为______;SiO2的晶体类型为________。
③MgO与炭粉和氯气在一定条件下反应可制备MgCl2。若尾气可用足量NaOH溶液完全吸收,则生成的盐为______(写化学式)。
(4)月壤中含有丰富的3He,从月壤中提炼1 kg3He同时可得6000kgH2和700kgN2,若以所得H2和N2为原料经一系列反应最多可制得碳酸氢铵___kg。
已知A是气态烃,完全燃烧时产生的CO2和H2O的物质的量之比为1∶1,气体A相对于H2的密度为21,在下图变化中,中间产物F跟葡萄糖一样也能跟新制的Cu(OH)2发生反应产生红色沉淀,H有香味,I为高分子化合物。
已知:
(1)写出下列各步变化的化学方程式(注明反应条件)
反应②_________________________________________________________;
反应⑤_________________________________________________________;
反应⑧_________________________________________________________。
(2)写出下列反应类型:
反应①_____________________,反应②_____________________,
反应⑤_____________________,反应⑧_____________________。